RU2175641C2

RU2175641C2 - Method of preparing aluminium hydroxide

Info

Publication number: RU2175641C2
Application number: RU97111408A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Телятников; И.И. Базанов; А.Г. Сусс; Т.Н. Тимофеева; С.М. Мильруд
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт"
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 2001-11-10

Abstract

FIELD: preparation of aluminium hydroxide and alumina. SUBSTANCE: method comprises decomposing aluminate solution in the presence of seed, filtering aluminium hydroxide and drying thereof. During drying process, aluminium hydroxide is classified to grain size of less than 40 mcm. Dry aluminium hydroxide having fraction of less than 40 mcm is used as seed for decomposing aluminate solution or as commercial product. Dry aluminium hydroxide having fraction of greater than 40 mcm is calcined to give larger aluminium oxide. EFFECT: reduced content of impurities in the resulting product. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии глиноземного производства и может быть применено в практике металлургии, химического производства, строительной промышленности, фармацевтической отрасли. The invention relates to the technology of alumina production and can be applied in the practice of metallurgy, chemical production, construction industry, and the pharmaceutical industry.

Известен способ получения укрупненной фракции гидроксида алюминия на стадии гидрохимического разложения (декомпозиции) алюминатного раствора с регулированием температуры, времени воздействия и качества затравки (Процессы и аппараты глиноземного производства. Еремин Н.И., Наумчик А.Н., Козаков В.Г., стр. 323, М.: Металлургия, 1980). A known method of producing a coarse fraction of aluminum hydroxide at the stage of hydrochemical decomposition (decomposition) of an aluminate solution with regulation of temperature, exposure time and seed quality (Processes and apparatuses of alumina production. Eremin NI, Naumchik AN, Kozakov VG, p. 323, Moscow: Metallurgy, 1980).

Недостаток такого способа - замедленность протекания процесса, снижающего производительность задействованного оборудования, удорожание процесса и при выполнении требований, предъявляемых к затравочному материалу; нерешаемость задач по уменьшению содержания примесей в продукте и большого разброса его гранулометрического состава. The disadvantage of this method is the slow progress of the process, which reduces the productivity of the equipment involved, the cost of the process and when fulfilling the requirements for the seed material; unsolvability of tasks to reduce the content of impurities in the product and the large dispersion of its particle size distribution.

Известен способ получения гидроксида алюминия по авторскому свидетельству СССР N 176273 (МПК: C 01 F), по которому для интенсификации процесса и его непрерывности свежеосажденный гидроксид алюминия подвергают распылительной сушке и затем промывают известными способами. Распылительная сушка позволяет резко улучшить фильтрующие и отстойные свойства осадка и осуществить непрерывную промывку гидроксида. В конечном итоге получают активный оксид алюминия, не уступающий по своим свойствам оксиду, получаемому существующими методами. A known method of producing aluminum hydroxide according to USSR author's certificate N 176273 (IPC: C 01 F), according to which to intensify the process and its continuity, the freshly precipitated aluminum hydroxide is spray dried and then washed by known methods. Spray drying can dramatically improve the filtering and settling properties of the sediment and to carry out continuous washing of the hydroxide. Ultimately, active alumina is obtained that is not inferior in its properties to the oxide obtained by existing methods.

Недостаток этого способа заключается в том, что он дает возможность получать только тонкодисперсный и малощелочной гидроксид алюминия, к тому же трудоемкими операциями, а такой важный признак, как разновидность по крупности частиц, не принят во внимание. Кроме того, обеднение по другим примесям не предусмотрено - в итоге после кальцинирования такого гидроксида алюминия имеем рядовой глинозем с повышенным содержанием фракции - 40 мкм и в рамках нормативных требований содержание примесей SiO₂; Fe₂O₃; CAO, что не меняет сортность и цену готового продукта в сторону повышения.The disadvantage of this method is that it makes it possible to obtain only finely dispersed and alkaline aluminum hydroxide, moreover, time-consuming operations, and such an important feature as a variety by particle size is not taken into account. In addition, depletion of other impurities is not provided - as a result, after calcining such aluminum hydroxide, we have ordinary alumina with a high fraction content of 40 μm and, within the framework of regulatory requirements, the content of SiO ₂ impurities; Fe ₂ O ₃ ; CAO, which does not change the grade and price of the finished product upward.

По патенту США N 5122348 (МПК: 423/122) получаемый прокаливанием гидроксида алюминия мелкодисперсный глинозем (90% частиц имеет размер меньше 44 микрон) из электростатического осадителя направляют в приемную емкость для образования пульпы с оборотным алюминатным раствором производства Байера и после классификации используют мелкие частицы в качестве затравки при декомпозиции. According to US patent N 5122348 (IPC: 423/122), finely dispersed alumina (90% of the particles is smaller than 44 microns) obtained by calcining aluminum hydroxide from an electrostatic precipitator is sent to a receiving container to form a pulp with Bayer-produced aluminate solution and fine particles are used after classification as a seed for decomposition.

Недостаток такого способа в том, что материал из электростатического осадителя печи передела кальцинации в большей своей части представлен оксидом алюминия (содержание α- Al₂O₃ около 45%) и это обстоятельство не дает возможности обеспечить всеобъемлющего, проявления эффективности затравки из-за присутствия химически пассивных частиц, что не позволит получить укрупненный и прочный монокристалл гидроксида алюминия, а затем после прокалки и укрупненный глинозем.The disadvantage of this method is that the material from the electrostatic precipitator of the calcining redistribution furnace is for the most part represented by alumina (the content of α-Al ₂ O _{3 is} about 45%) and this fact makes it impossible to provide a comprehensive manifestation of the seed efficiency due to the presence of chemically passive particles, which will not allow to obtain a coarse and durable single crystal of aluminum hydroxide, and then after calcination and coarse alumina.

Изобретение по заявке Польши N 265966 (МПК: C 01 F) представляет собой способ получения и обработки гидроксида алюминия, включающий разложение (декомпозицию) раствора алюмината натрия в присутствии затравки с последующей термической обработкой при температуре 250-850^oC до получения степени дегидратации ≥ 50% и содержания оксида алюминия > 80%. Затем продукт 1-3 раза промывают водным раствором неорганических кислот или аммониевых солей при повышенной температуре и одновременном перемешивании. Очищенный продукт после фильтрации подвергают кальцинированию при 1200-1400^oC. Этот способ принимаем за прототип.The invention according to the application of Poland N 265966 (IPC: C 01 F) is a method for the preparation and processing of aluminum hydroxide, including the decomposition (decomposition) of a solution of sodium aluminate in the presence of seed, followed by heat treatment at a temperature of 250-850 ^o C to obtain a degree of dehydration ≥ 50 % and alumina content> 80%. Then the product is washed 1-3 times with an aqueous solution of inorganic acids or ammonium salts at an elevated temperature while stirring. The filtered product after filtration is subjected to calcination at 1200-1400 ^o C. This method is taken as a prototype.

К недостатку способа следует отнести высокую энергоемкость процесса, сложность аппаратурного оформления и ограниченность решения задач, когда достигается только получение малощелочного глинозема и не принимается во внимание усреднение материала по крупности, общее снижение примесей в нем, чтобы расширить ассортимент выпускаемого после кальцинирования гидроксида алюминия глиноземов, увеличив тем самым прибыль заводов. The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process, the complexity of the hardware design and the limited solution of problems when it is only possible to obtain low alkaline alumina and not take into account the averaging of material by size, the overall reduction of impurities in it to expand the range of alumina produced after calcination of aluminum hydroxide, increasing thereby the profit of the factories.

Технической задачей изобретения является укрупнение гидроксида алюминия не на стадии гидрохимии, а на стадии его самостоятельной (обособленной) термообработки (сушки) механическим путем с применением центробежного пылеуловителя, что после стадии фильтрации позволит из общей массы материала выделить заданную крупную часть, включающую фракцию менее 40 мкм менее 15%, что сулит выгоды при электролизе алюминия, снижение в некоторой степени в выделенной крупной части материала, предназначенного для дальнейшей термообработки с получением различных марок глинозема, содержание характерных примесей (Na₂O; Fe₂O₃; SiO₂);
повышение и стабилизация сортности глинозема за счет более равномерной его прокалки в условиях достаточного времени пребывания и улучшения теплообменных процессов при обработке в печных агрегатах с резко уменьшенным пылеоборотом, что влечет сокращение удельного расхода топлива и материальных потерь;
эффективное использование выделенной мелкой фракции сухого гидроксида алюминия со средним медианным диаметром частицы около 25 мкм в процессе декомпозиции в качестве активной затравки - центров кристаллизации в алюминатном растворе.An object of the invention is the enlargement of aluminum hydroxide not at the stage of hydrochemistry, but at the stage of its independent (separate) heat treatment (drying) mechanically using a centrifugal dust collector, which, after the filtration stage, will allow the desired large part to be extracted from the total mass of the material, including a fraction of less than 40 microns less than 15%, which promises benefits in the electrolysis of aluminum, a decrease to some extent in the allocated large part of the material intended for further heat treatment with obtaining times ary marks alumina content characteristic impurities (Na ₂ O; Fe ₂ O _3; SiO _2);
increase and stabilization of the grade of alumina due to its more even calcination under conditions of sufficient residence time and improvement of heat transfer processes during processing in furnace units with sharply reduced dust circulation, which entails a reduction in specific fuel consumption and material losses;
effective use of the isolated fine fraction of dry aluminum hydroxide with an average median particle diameter of about 25 microns during decomposition as an active seed — crystallization centers in an aluminate solution.

Технический результат достигается за счет того, что в извлеченном способе получения гидроксида алюминия, включающем декомпозицию алюминатного раствора в присутствии затравки, фильтрацию гидроксида алюминия и его сушку, гидроксид алюминия в процессе сушки подвергают классификации по классу менее 40 мкм; сухой гидроксид алюминия фракцией менее 40 мкм используют в качестве затравки при декомпозиции алюминатного раствора; сухой гидроксид алюминия фракцией менее 40 мкм используют в качестве товарного продукта; сухой гидроксид алюминия фракцией более 40 мкм прокаливают с получением укрупненного кальцинированного оксида алюминия. The technical result is achieved due to the fact that in the extracted method of producing aluminum hydroxide, including decomposition of an aluminate solution in the presence of a seed, filtering aluminum hydroxide and drying it, aluminum hydroxide during drying is subjected to classification according to the class less than 40 microns; dry aluminum hydroxide with a fraction of less than 40 microns is used as a seed for decomposition of an aluminate solution; dry aluminum hydroxide fraction of less than 40 microns is used as a commercial product; dry aluminum hydroxide with a fraction of more than 40 microns is calcined to obtain an enlarged calcined alumina.

Применением центробежного пылеуловителя, работающего на скоростях газового теплоносителя, которым производится сушка гидроксида, являющихся транспортными для твердых частиц (в диапазоне 8-16 м/с), достигается задаваемая классификация этих частиц по крупности (по крайней мере на три четкие фракции). By using a centrifugal dust collector operating at gas coolant speeds, which dry the hydroxide, which are transported for solid particles (in the range of 8-16 m / s), a specified classification of these particles by size (at least three distinct fractions) is achieved.

Укрупненная часть гидроксида алюминия, отделенная в процессе сушки в центробежном пылеуловителе, может быть подвержена прокалке в печном агрегате с получением "песчаного" глинозема и может быть товарным продуктом, в котором фракция менее 40 мкм находится в пределах 15-20%. The enlarged part of aluminum hydroxide, separated during drying in a centrifugal dust collector, can be calcined in the furnace unit to obtain “sandy” alumina and can be a commercial product in which the fraction of less than 40 microns is in the range of 15-20%.

Выносимая из центробежного пылеуловителя часть гидроксида алюминия, задерживается или в тканевом рукавном фильтре, или в электрофильтре, или в скруббере для использования в качестве затравки на стадии декомпозиции, а также в качестве готового тонкодисперсного продукта, в котором фракция менее 40 мкм находится в пределах 55-65%. The part of aluminum hydroxide carried out from the centrifugal dust collector is retained either in a fabric bag filter, or in an electrostatic precipitator, or in a scrubber for use as a seed at the decomposition stage, as well as as a finished fine product in which the fraction less than 40 microns is within 55- 65%

Если операцию укрупнения гидроксида алюминия проводить на стадии декомпозиции, то, как показывает практика, получаемый после прокалки в печи глинозем из такого гидроксида по гранулометрии мало отличается от глинозема, ранее выпускаемого из рядового гидроксида алюминия. То есть в процессе прокалки на стадии кальцинации происходит разрушение сформировавшихся на стадии декомпозиции агрегатиков гидроксида алюминия. А чтобы получить и крупный, и прочный агрегатик гидроксида алюминия, следует резко замедлить процесс декомпозиции, что существенно сократит мощность этого передела и в целом глиноземопроизводящего завода. If the operation of enlargement of aluminum hydroxide is carried out at the decomposition stage, then, as practice shows, the alumina obtained from calcining aluminum oxide from such hydroxide in particle size distribution differs little from the alumina previously produced from ordinary aluminum hydroxide. That is, during calcination at the calcination stage, the aggregates of aluminum hydroxide aggregates formed at the decomposition stage are destroyed. And in order to obtain both a large and durable aggregate of aluminum hydroxide, it is necessary to drastically slow down the decomposition process, which will significantly reduce the power of this redistribution and of the alumina-producing plant as a whole.

Укрупненный гидроксид алюминия, полученный предлагаемым способом, подвергающийся термообработке в печи для производства глинозема, обеспечивает выпуск последнего практически неизменной гранулометрии. The enlarged aluminum hydroxide obtained by the proposed method, which is subjected to heat treatment in a furnace for the production of alumina, ensures the release of the latter with practically unchanged particle size distribution.

Значит в существующей ситуации разработанный способ является самым оперативным и актуальным - перенос решения проблемы укрупнения гидрата и глинозема с гидрохимического передела на печной передел в цех кальцинации. So in the current situation, the developed method is the most efficient and relevant - transferring the solution to the problem of hydrate and alumina enlargement from a hydrochemical redistribution to a furnace redistribution in a calcination workshop.

Химический анализ материала укрупненной гранулометрии обнаруживает некоторое снижение в нем характерных примесей - Na₂O, SiO₂ и Fe₂O₃. И, наоборот, материал мелкой гранулометрии несколько обогащается этими примесями.Chemical analysis of the material of aggregated granulometry reveals a slight decrease in its characteristic impurities - Na ₂ O, SiO ₂ and Fe ₂ O ₃ . And, on the contrary, the material of fine particle size distribution is somewhat enriched with these impurities.

Техническая сущность изобретения поясняется описанием принципиальной аппаратурно-технологической схемы осуществления заявляемого способа, представленной на чертеже. Эта аппаратурно-технологическая схема включает барабанный вакуум-фильтр 1, конвейерную ленту 2, приемный бункер 3, шнековый питатель 4, теплообменную колонку 5, центробежный пылеуловитель 6, дымосос 7, газоочистной аппарат 8, бункер-сборник 9 для пыли, элемент 10 для транспорта пыли в отделение декомпозиции, бункер-сборник 11 для укрупненного материала, элемент 12 для транспорта сухого укрупненного гидроксида алюминия в печь кальцинации, топку 13 с вентилятором 14, патрубок 15 для поступления воздуха разбавления дымовых газов до заданной температуры газового теплоносителя (ориентировочно 400^oC).The technical essence of the invention is illustrated by the description of the basic hardware and technological scheme for the implementation of the proposed method, presented in the drawing. This hardware and technological scheme includes a drum vacuum filter 1, a conveyor belt 2, a receiving hopper 3, a screw feeder 4, a heat exchange column 5, a centrifugal dust collector 6, a smoke exhauster 7, a gas purifier 8, a silo-collector 9 for dust, an element 10 for transport dust into the decomposition compartment, hopper-collector 11 for aggregated material, element 12 for transporting dry aggregated aluminum hydroxide into a calcination furnace, a furnace 13 with a fan 14, a nozzle 15 for air to dilute flue gases to a given temperature s gas coolant (approximately 400 ^o C).

Способ осуществляют следующим образом: алюминатный раствор после декомпозиции (на схеме не показано) поступает в корыто барабанного вакуум-фильтра 1 на переделе кальцинации. С полотна барабанного вакуум-фильтра гидроксид алюминия влажностью 8-16% отдувается на конвейерную ленту 2, посредством которой подается в приемный бункер 3. С помощью шнекового питателя 4 гидроксид алюминия загружается в теплообменную колонку 5, в которую из топки 13 вдуваются продукты сгорания топлива, разбавленные воздухом из патрубка 15, обеспечивая необходимую технологическую температуру при ведении процесса сушки гидроксида во взвешенном состоянии. The method is as follows: the aluminate solution after decomposition (not shown in the diagram) enters the trough of the drum vacuum filter 1 at the stage of calcination. From a cloth of a drum vacuum filter, aluminum hydroxide with a moisture content of 8-16% is blown onto a conveyor belt 2, through which it is fed to a receiving hopper 3. Using a screw feeder 4, aluminum hydroxide is loaded into a heat exchange column 5 into which fuel combustion products are blown from the furnace 13, diluted with air from the pipe 15, providing the necessary process temperature during the process of drying the hydroxide in suspension.

Газообразный теплоноситель, проходя теплообменную колонку на скоростях, транспортных для частиц гидроксида алюминия, вступает в теплообмен с загружаемым исходным материалом и на пути до центробежного пылеуловителя 6 происходит его сушка при нагреве до температуры 140-160^oC.The gaseous coolant passing through the heat exchange column at speeds transported for aluminum hydroxide particles enters heat exchange with the feed source and, on the way to the centrifugal dust collector 6, it is dried when heated to a temperature of 140-160 ^o C.

По отводному патрубку центробежного пылеуловителя основная масса (85-90%) укрупненного гидроксида попадает в бункер-сборник 11, а из него через запорный элемент 12 (это может быть затвор кипящего слоя) отгружается в печь кальцинации для производства кондиционного "песчаного" типа глинозема (содержание фракции менее 40 мкм не превышает 15%). On the centrifugal dust collector branch pipe, the bulk (85-90%) of the enlarged hydroxide enters the collection hopper 11, and from it is discharged through the shut-off element 12 (this can be a shutter of a fluidized bed) to a calcination furnace to produce a conditional “sandy” type of alumina ( a fraction of less than 40 microns does not exceed 15%).

Осветленные же газы из центробежного пылеуловителя с помощью дымососа 7 направляются в газоочистной аппарат 8 (это может быть электрофильтр или тканевый рукавный фильтр), который улавливает оставшуюся часть мелкой фракции гидроксида, накапливая ее в бункере-сборнике 9, откуда пневмотранспортным элементом 10 она переправляется в отделение декомпозиции (а может стать готовым продуктом). The clarified gases from the centrifugal dust collector with a smoke exhauster 7 are sent to a gas purifier 8 (it can be an electrostatic precipitator or a fabric bag filter), which traps the remainder of the fine hydroxide fraction, accumulating it in the collection hopper 9, from where it is transported by the pneumatic conveying element 10 to the compartment decomposition (and may become a finished product).

Использование заявляемого способа на глиноземном заводе мощностью 1,5-1,6 млн.тонн в год гидроксида алюминия (по сухой массе) даст годовой экономический эффект, выражающийся суммой в 2,0-2,5 млрд.руб., а также улучшение экологической обстановки на территории завода и окружающей среды. Using the proposed method in an alumina plant with a capacity of 1.5-1.6 million tons per year of aluminum hydroxide (by dry weight) will give an annual economic effect, expressed in the amount of 2.0-2.5 billion rubles, as well as improving environmental the situation on the territory of the plant and the environment.

Claims

A method of producing aluminum hydroxide, including decomposition of an aluminate solution in the presence of seed, filtering aluminum hydroxide and drying thereof, characterized in that the aluminum hydroxide is subjected to a classification of less than 40 μm in the drying process and dry aluminum hydroxide fractions of less than 40 μm are used as seed for decomposition of the aluminate solution or as a commercial product, and dry aluminum hydroxide fractions of more than 40 μm are calcined to obtain coarse aluminum oxide.